抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則

抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則1總則1.0.1為規(guī)范抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管的設(shè)計原則和技術(shù)要求，做到技術(shù)先進(jìn)、安全適用、經(jīng)濟(jì)合理，制定本標(biāo)準(zhǔn)。1.0.2本標(biāo)準(zhǔn)適用于抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計。1.0.3抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計，除應(yīng)符合本標(biāo)準(zhǔn)外，尚應(yīng)符合國家現(xiàn)行有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)的規(guī)定。2術(shù)語2.0.1鋼筋混凝土岔管reinforcedconcretebifurcationpipe壓力管道分岔處的鋼筋混凝土管道，包括岔管主體及其主管和支管。2.0.2岔管規(guī)模bifurcatedpipescale岔管規(guī)模用HD值表示，H為岔管設(shè)計內(nèi)水壓力（m），D為岔管主管直徑（m）。2.0.3分岔角bifurcationangle每2個相交支管軸線的交角。2.0.4錐頂角half-cone-apexangle圓錐的軸與任意一條母線之間的夾角。2.0.5最小覆蓋厚度準(zhǔn)則minimumoverburdencriterion有壓隧洞巖體最小覆蓋厚度應(yīng)符合洞內(nèi)最大靜水壓力小于洞頂以上巖體重力的規(guī)定。2.0.6最小地應(yīng)力準(zhǔn)則minimumgeostresscriterion隧洞圍巖最小地應(yīng)力應(yīng)大于該點洞內(nèi)最大靜水壓力并有一定安全裕度的規(guī)定。2.0.7滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則seepagestabilitycriterion在滲透水流作用下，不產(chǎn)生溶出性侵蝕、沖蝕性侵蝕等滲透破壞的規(guī)定。2.0.8水力梯度hydraulicgradient單位流程上水頭損失，亦為總水頭線坡度。2.0.9水力劈裂hydraulicfracturing由于水壓力升高，在巖體或土體中引起裂縫發(fā)生與擴(kuò)展的物理現(xiàn)象。2.0.10滲流-應(yīng)力耦合分析seepagestresscouplinganalysis采用滲流場與應(yīng)力場耦合的非線性有限元計算分析方法。2.0.11壓水試驗watertesting利用水泵壓力，將清水壓入鉆孔試驗段，根據(jù)一定時間內(nèi)壓入的水量和施加壓力的關(guān)系，計算巖體相對透水性和了解裂隙發(fā)育程度的試驗。2.0.12呂榮Lugeon透水率單位，表示在1MPa壓力下，每米試段每分鐘壓入巖體的水量，水量以升計。

3基本規(guī)定3.0.1鋼筋混凝土岔管位置及體型應(yīng)根據(jù)廠區(qū)布置、水力條件、圍巖條件、結(jié)構(gòu)受力條件等因素，經(jīng)綜合分析論證確定。3.0.2鋼筋混凝土岔管設(shè)計應(yīng)利用圍巖的自穩(wěn)能力、承載能力和抗?jié)B能力。3.0.3鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)安全級別應(yīng)與主體隧洞一致。3.0.4建筑物級別為1級、最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管，宜在現(xiàn)場選擇代表性地段進(jìn)行地應(yīng)力測試、水力劈裂等試驗。

4岔管襯砌及布置4.1岔管襯砌型式4.1.1岔管類型選擇中，鋼筋混凝土岔管宜根據(jù)圍巖地質(zhì)條件、地應(yīng)力、滲透性、水力穩(wěn)定性、施工條件等因素，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)論證選用。4.1.2采用鋼筋混凝土岔管部位的圍巖地質(zhì)條件應(yīng)符合最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則要求。4.1.3對最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管，圍巖條件宜滿足下列要求：1圍巖宜以微透水的I類、II類為主。2鋼筋混凝土岔管所處位置上部、側(cè)向巖體覆蓋厚度應(yīng)符合最小覆蓋厚度要求。3圍巖初始最小地應(yīng)力大于岔管設(shè)計靜水壓力，且在內(nèi)水壓力作用下圍巖不應(yīng)產(chǎn)生水力劈裂。4鋼筋混凝土岔管所處位置與相鄰洞室的巖體厚度應(yīng)符合滲透穩(wěn)定要求。4.2岔管布置4.2.1鋼筋混凝土岔管布置應(yīng)分析岔管不同方向的分流、合流等水力學(xué)問題。4.2.2鋼筋混凝土岔管平面布置型式應(yīng)根據(jù)地形地質(zhì)條件、廠區(qū)布置、輸水方式、主管與支管銜接等確定。4.2.3鋼筋混凝土岔管立面布置型式應(yīng)根據(jù)水力條件、結(jié)構(gòu)受力條件及檢修期排水等因素綜合確定，宜采用平底布置；當(dāng)采用上、下對稱布置時，應(yīng)采取排水措施。4.2.4相鄰鋼筋混凝土岔管間距，應(yīng)滿足長期滲透穩(wěn)定的要求。

5體型設(shè)計5.1體型參數(shù)5.1.1鋼筋混凝土岔管分岔角宜選取45o~60o。5.1.2鋼筋混凝土岔管錐頂角大小宜根據(jù)水流方向和流態(tài)確定，錐頂角宜為5°~7o。錐管長度不宜小于1.5倍支管管徑。5.1.3支管半徑與主管半徑之比應(yīng)根據(jù)輸水隧洞經(jīng)濟(jì)流速及水頭損失、岔管部位流態(tài)、結(jié)構(gòu)受力等選擇。5.1.4鋼筋混凝土岔管相貫線處應(yīng)修圓處理。5.2水力設(shè)計5.2.1岔管應(yīng)適應(yīng)雙向水流運(yùn)動，減少渦流產(chǎn)生；應(yīng)根據(jù)機(jī)組不同運(yùn)行工況和臺數(shù)組合，結(jié)構(gòu)合理、施工和運(yùn)行方便等要求，選擇岔管局部水頭損失較小的方案。5.2.2水力設(shè)計應(yīng)包括水頭損失計算或試驗測定和水流流態(tài)分析。5.2.3水力設(shè)計研究可采用流體動力學(xué)仿真方法和水工模型試驗方法，對岔管流態(tài)及水頭損失分析，優(yōu)化分岔角、錐頂角。5.2.4鋼筋混凝土岔管水工模型試驗宜滿足以下要求：1水工模型試驗?zāi)Ｐ捅瘸咭藶?:20~1:25。2岔管上下游段模擬長度不得小于10倍的相應(yīng)管徑。3測定岔管段各種工況組合的水頭損失和流速，并提供雙向水頭損失系數(shù)。4觀測岔管段各種工況下岔管主要斷面流速分布及相對壓差，并描述流態(tài)。5觀察岔管轉(zhuǎn)折角及岔襠水流流態(tài)，有無水流分離現(xiàn)象以及產(chǎn)生負(fù)壓氣蝕的危險。

6結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則6.1.1鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)應(yīng)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計原則，按分項系數(shù)設(shè)計表達(dá)式設(shè)計。6.1.2鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)應(yīng)按持久狀況、短暫狀況、偶然狀況設(shè)計。6.1.3極限狀態(tài)設(shè)計應(yīng)符合下列要求：1各種設(shè)計狀況均應(yīng)進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計。2持久設(shè)計狀況應(yīng)進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。3短暫設(shè)計狀況可根據(jù)需要進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。4偶然設(shè)計狀況可不進(jìn)行正常使用極限狀態(tài)設(shè)計。6.1.4進(jìn)行承載能力極限狀態(tài)設(shè)計時，作用效應(yīng)組合應(yīng)根據(jù)不同設(shè)計狀況按下列要求采用：1持久狀況或短暫狀況應(yīng)采用基本組合，基本組合應(yīng)采用永久作用效應(yīng)和可變作用效應(yīng)組合。2偶然設(shè)計狀況應(yīng)采用偶然組合，偶然組合應(yīng)采用永久作用效應(yīng)、可變作用效應(yīng)及偶然作用效應(yīng)組合而成，每種偶然組合應(yīng)考慮一個偶然作用。6.1.5正常使用極限狀態(tài)設(shè)計應(yīng)采用標(biāo)準(zhǔn)組合或標(biāo)準(zhǔn)組合并考慮長期作用的影響。6.1.6岔管結(jié)構(gòu)安全級別應(yīng)與主體隧洞一致，結(jié)構(gòu)安全級別及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)應(yīng)按表6.1.6確定。表6.1.6結(jié)構(gòu)安全級別及結(jié)構(gòu)重要性系數(shù)水工建筑物級別結(jié)構(gòu)安全級別重要性系數(shù)γ01Ⅰ1.12、3Ⅱ1.04、5Ⅲ0.96.2一般規(guī)定6.2.1按不承載混凝土襯砌設(shè)計的岔管，鋼筋配置宜按工程類比和構(gòu)造要求確定。6.2.2按承載混凝土襯砌設(shè)計的岔管，應(yīng)按承載能力極限狀態(tài)進(jìn)行配筋設(shè)計，并按正常極限狀態(tài)進(jìn)行裂縫寬度驗算。裂縫寬度允許值應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057的有關(guān)規(guī)定。6.2.3對最大內(nèi)水壓力大于150m水頭的鋼筋混凝土岔管洞段，結(jié)構(gòu)設(shè)計宜采用滲流-應(yīng)力耦合分析方法，水壓力應(yīng)按滲透體積力確定。6.2.4岔管襯砌結(jié)構(gòu)計算時，結(jié)構(gòu)系數(shù)γd應(yīng)取1.2。6.2.5岔管應(yīng)符合結(jié)構(gòu)的耐久性要求。襯砌混凝土最低強(qiáng)度等級、抗?jié)B等級等應(yīng)根據(jù)岔管環(huán)境條件類別、設(shè)計使用年限、結(jié)構(gòu)類型、水質(zhì)條件、運(yùn)用條件等因素，按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057有關(guān)規(guī)定采用。6.3作用和作用效應(yīng)組合6.3.1作用及其分項系數(shù)應(yīng)按表6.3.1-1的規(guī)定確定。承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合應(yīng)按表6.3.1-2確定，正常使用極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合應(yīng)按表6.3.1-3確定。表6.3.1-1作用及其分項系數(shù)作用分類作用名稱作用分項系數(shù)永久作用圍巖壓力、地應(yīng)力1.0襯砌自重1.1（0.9）可變作用正常運(yùn)行情況的靜水壓力1.0水擊壓力、涌浪壓力1.1脈動壓力1.0地下水壓力1.0回填灌漿壓力1.3偶然作用校核洪水位時的靜水壓力1.0地震作用力1.0注：當(dāng)自重作用效應(yīng)對結(jié)構(gòu)受力有利時，作用分項系數(shù)取表中括號內(nèi)數(shù)字。表6.3.1-2承載能力極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合設(shè)計狀況作用效應(yīng)組合主要考慮情況作用類別圍巖壓力、地應(yīng)力襯砌自重靜水壓力水擊壓力、涌浪壓力脈動壓力地下水壓力回填灌漿壓力地震作用力持久狀況基本組合正常運(yùn)行√√√√√√——短暫狀況基本組合施工期√√———√√—檢修期√√———√——偶然狀況偶然組合校核洪水位運(yùn)行√√√√√√——地震√√√√—√—表6.3.1-3正常使用極限狀態(tài)作用效應(yīng)組合設(shè)計狀況作用效應(yīng)組合主要考慮情況作用類別圍巖壓力、地應(yīng)力襯砌自重靜水壓力水擊壓力、涌浪壓力脈動壓力地下水壓力回填灌漿壓力持久狀況標(biāo)準(zhǔn)組合正常運(yùn)行√√√√√√—短暫狀況標(biāo)準(zhǔn)組合施工期√√———√√檢修期√√———√—6.3.2圍巖壓力、地應(yīng)力計算應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL5077有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。地震作用力及岔管結(jié)構(gòu)抗震安全驗算應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》NB35047有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.3.3岔管襯砌外水壓力可根據(jù)實測資料或按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391附錄E規(guī)定確定，外水壓力取值宜進(jìn)行專門滲流場分析。6.3.4溫度變化、混凝土收縮和膨脹產(chǎn)生的應(yīng)力及圍巖固結(jié)灌漿壓力對襯砌的影響宜采取構(gòu)造措施及施工措施。高地溫地區(qū)產(chǎn)生的溫度應(yīng)力應(yīng)進(jìn)行專門研究。6.4襯砌計算6.4.1按承載襯砌設(shè)計的岔管，宜進(jìn)行滲流和承載結(jié)構(gòu)有限元計算分析，襯砌厚度和配筋可結(jié)合計算結(jié)果、工程類比和構(gòu)造要求確定。6.4.2襯砌計算應(yīng)分析相鄰隧洞開挖引起的地應(yīng)力變化。6.4.3結(jié)構(gòu)抗震設(shè)計應(yīng)按現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水電工程水工建筑物抗震設(shè)計規(guī)范》NB35047有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。6.4.4岔管滲流-應(yīng)力耦合分析應(yīng)采用三維計算模型，相貫線處配筋應(yīng)適當(dāng)加強(qiáng)。6.5構(gòu)造要求6.5.1岔管襯砌厚度宜根據(jù)構(gòu)造要求及施工方法，經(jīng)計算分析確定，初選時宜取內(nèi)徑的1/8，且不小于0.6m。6.5.2最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管混凝土強(qiáng)度等級不宜低于C30，抗?jié)B等級指標(biāo)不宜低于W10。6.5.3鋼筋接頭、錨固及縱向受力鋼筋的最小配筋率應(yīng)符合現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057的有關(guān)規(guī)定。6.5.4岔管分岔部位不應(yīng)設(shè)置變形縫及施工縫。與岔管主管相鄰的施工縫距岔管中心不宜小于1.5倍主管內(nèi)徑，與岔管支管相鄰的施工縫距岔管中心不宜小于1.5倍支管內(nèi)徑。6.5.5岔管與鋼板襯砌段連接時，連接處不應(yīng)分縫。鋼板襯砌伸入鋼筋混凝土岔管應(yīng)有不小于1.0m的搭接長度，連接處應(yīng)設(shè)置阻水措施。6.5.6岔管鋼筋應(yīng)穿施工縫布置，施工縫間鑿毛。6.5.7最大內(nèi)水壓力大于150m的鋼筋混凝土岔管圍巖宜設(shè)置系統(tǒng)錨桿，錨桿應(yīng)與岔管鋼筋連接。6.5.8鋼筋混凝土岔管配筋密集處，應(yīng)設(shè)置灌漿預(yù)埋管。

7灌漿設(shè)計7.0.1岔管應(yīng)進(jìn)行回填灌漿和固結(jié)灌漿。7.0.2岔管襯砌頂部與圍巖之間應(yīng)進(jìn)行回填灌漿。7.0.3回填灌漿方式、范圍，孔距、排距、灌漿壓力及漿液濃度等參數(shù)，應(yīng)根據(jù)岔管襯砌結(jié)構(gòu)型式、運(yùn)行條件及施工方法等分析確定。回填灌漿范圍宜在隧洞頂部或頂拱中心角90°～120°內(nèi)，其他部位應(yīng)根據(jù)襯砌澆筑情況確定。7.0.4回填灌漿形成的水泥結(jié)石應(yīng)符合傳遞抗力要求。7.0.5圍巖固結(jié)灌漿應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)條件、水文地質(zhì)條件及岔管運(yùn)用要求，經(jīng)技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較確定，灌漿參數(shù)應(yīng)滿足下列規(guī)定：1.固結(jié)灌漿參數(shù)可按工程類比或現(xiàn)場試驗確定。排距宜為2.5m～3.0m，孔距宜為2.5m～3.0m，相鄰排之間應(yīng)交錯布置。入巖深度應(yīng)根據(jù)圍巖情況分析確定。灌漿壓力宜取靜水壓力的1.2～1.5倍，并應(yīng)小于圍巖最小主應(yīng)力。2.岔管灌漿后圍巖透水率不應(yīng)大于1Lu。7.0.6灌漿材料應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和岔管運(yùn)行條件選定。當(dāng)?shù)叵滤哂星治g性時應(yīng)采用抗侵蝕材料，不得采用火山灰質(zhì)硅酸鹽水泥和礦渣硅酸鹽水泥。

8開挖支護(hù)設(shè)計8.0.1開挖支護(hù)設(shè)計制定開挖、光面爆破、支護(hù)程序，將巖石爆破松動圈范圍減小到最低程度。8.0.2岔管所在岔洞處圍巖支護(hù)原則可參照GB50086執(zhí)行。錨噴支護(hù)設(shè)計，應(yīng)采用工程類比與監(jiān)測量測相結(jié)合的設(shè)計方法，并根據(jù)岔洞尺寸輔以理論驗算復(fù)核。8.0.3錨噴支護(hù)采用工程類比法應(yīng)根據(jù)圍巖類別及隧洞開挖跨度確定錨噴支護(hù)類型和參數(shù)，對鋼筋混凝土岔管所在岔洞位置應(yīng)比一般隧洞加強(qiáng)支護(hù)結(jié)構(gòu)。9監(jiān)測設(shè)計9.0.1鋼筋混凝土岔管應(yīng)進(jìn)行安全監(jiān)測，并納入工程安全監(jiān)測系統(tǒng)。9.0.2監(jiān)測項目宜按永久安全監(jiān)測與臨時監(jiān)測相結(jié)合原則進(jìn)行設(shè)計。9.0.3監(jiān)測項目和監(jiān)測布置應(yīng)根據(jù)岔管規(guī)模、結(jié)構(gòu)特點和地質(zhì)條件，水頭、運(yùn)行方式等確定。9.0.4岔管應(yīng)進(jìn)行圍巖變形、支護(hù)和襯砌結(jié)構(gòu)應(yīng)力應(yīng)變、襯砌與圍巖接縫位移、內(nèi)外水壓力監(jiān)測。9.0.5監(jiān)測斷面宜選擇在主管、支管及分岔部位最大橫斷面處，斷面內(nèi)應(yīng)力應(yīng)變監(jiān)測儀器布置以環(huán)向為主，軸向為輔。9.0.6測點布置應(yīng)符合《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391、《水工隧洞安全監(jiān)測技術(shù)規(guī)范》SL764-2018的規(guī)定。本標(biāo)準(zhǔn)用詞說明1為便于在執(zhí)行本標(biāo)準(zhǔn)條文時區(qū)別對待，對要求嚴(yán)格程度不同的用詞說明如下：1）表示很嚴(yán)格，非這樣做不可的：正面詞采用“必須”，反面詞采用“嚴(yán)禁”；2）表示嚴(yán)格，在正常情況均應(yīng)這樣做的：正面詞采用“應(yīng)”，反面詞采用“不應(yīng)”或“不得”；3）表示允許稍有選擇，在條件許可時首先應(yīng)這樣做的：正面詞采用“宜”，反面詞采用“不宜”；4）表示有選擇，在一定條件下可以這樣做的，采用“可”。2條文中指明應(yīng)按其他有關(guān)標(biāo)準(zhǔn)執(zhí)行的寫法為：“應(yīng)符合……的規(guī)定”或“應(yīng)按……執(zhí)行”。引用標(biāo)準(zhǔn)名錄《巖土錨桿與噴射混凝土支護(hù)工程技術(shù)規(guī)范》GB50086《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057《水工建筑物荷載設(shè)計規(guī)范》DL5077《水工建筑物水泥灌漿施工技術(shù)規(guī)范》DL/T5148《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》DL/T5195《抽水蓄能電站設(shè)計規(guī)范》NB/T10072中國電力企業(yè)聯(lián)合會標(biāo)準(zhǔn)抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管設(shè)計導(dǎo)則T/CEC202X-XXXX條文說明

目次TOC\o"1-1"\h\u106511總則 19284993基本規(guī)定 21246354岔管襯砌及布置 21199015體型設(shè)計 24181036結(jié)構(gòu)設(shè)計 25265117灌漿設(shè)計 2724088開挖支護(hù)設(shè)計 2887029監(jiān)測設(shè)計 28

1總則1.0.1在工程地質(zhì)條件和水文地質(zhì)條件適宜的前提下，抽水蓄能電站輸水隧洞岔管采用鋼筋混凝土岔管襯砌是技術(shù)經(jīng)濟(jì)較優(yōu)的方案。能否采用鋼筋混凝土襯砌方案，目前主要根據(jù)是否滿足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、是否滿足最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和是否滿足滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則三個方面來確定。在上述三個條件基礎(chǔ)上，根據(jù)已有的工程實踐經(jīng)驗，應(yīng)同時重視對水文地質(zhì)條件、水力穩(wěn)定性、施工條件和運(yùn)行維護(hù)等因素的分析來確定是否采用鋼筋混凝土岔管。由于抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管內(nèi)水壓力高，對岔管布置、體型設(shè)計、結(jié)構(gòu)設(shè)計及灌漿設(shè)計技術(shù)要求較高，現(xiàn)有的設(shè)計規(guī)范不能完全適用。國內(nèi)外已有多座抽水蓄能電站輸水隧洞采用了鋼筋混凝土岔管，見表1.0.1，積累了大量成功的經(jīng)驗，歸納總結(jié)形成本標(biāo)準(zhǔn)。表1.0.1國內(nèi)外部分抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管一覽表序號工程名稱國家裝機(jī)容量（MW）岔管靜水頭（m）岔管設(shè)計水頭（m）分叉方式分岔角（o）主/支洞內(nèi)徑（m）襯砌厚度（m）圍巖特征巖石最小埋深（m）變形模量（Gpa）最小地應(yīng)力（σ3）Mpa1迪諾維克英國6×3005421→6469.5/3.81板巖4005092蒙特齊克法國4×2304232×1→2905.3/3.80.4/0.75花崗巖4003014～203赫爾姆斯美國3×3515311→38.2/3.50.69花崗巖350425.54巴斯康蒂美國6×3803903×1→2408.6/5.50.6砂頁巖31527.63.45洛基山美國3×2822131→310.7/5.8灰?guī)r6臘孔山美國4×3503101→2→411/7.4砂巖2707北田山美國4×2572481→49.45片麻巖2008廣蓄中國8×3006107902×1→4608.0/3.50.6花崗巖410～44025～406.8～7.59惠州中國8×3006247402×1→4608.5/3.50.6花崗巖390～4102010天荒坪中國6×3006808002×1→3607/3.20.6凝灰?guī)r550599.5～11.111泰安中國4×2503093702×1→2508/4.80.8花崗巖260154.87～512桐柏中國4×3003443952×1→2559/5.50.7花崗巖38020.55.913寶泉中國4×3006408002×1→2456.5/3.50.7花崗、片麻巖580276.814仙游中國4×300541.46442×1→2556.5/3.8花崗巖41013.57.2～7.83基本規(guī)定3.0.1鋼筋混凝土岔管的布置、體型和尺寸可按照《水電站壓力鋼管設(shè)計規(guī)范》NB/T35056-2015中對分岔段的有關(guān)規(guī)定執(zhí)行。鋼筋混凝土鋼筋混凝土岔管宜布置在I、II類圍巖為主的洞段，布置在Ⅲ類圍巖中的岔管應(yīng)提出專門處理措施。3.0.4建筑物級別為1級、最大內(nèi)水壓力大于150m的高壓混凝土岔管，工程規(guī)模大，投資多，在國民經(jīng)濟(jì)中的重要性也高，設(shè)計依據(jù)的地質(zhì)資料必須切實可靠，故應(yīng)根據(jù)各設(shè)計階段的規(guī)定，在現(xiàn)場進(jìn)行水力劈裂試驗，以落實圍巖最小主應(yīng)力等設(shè)計數(shù)據(jù)，保證設(shè)計質(zhì)量。4岔管襯砌及布置4.1岔管襯砌型式4.1.1地質(zhì)資料的重要性是從長期工程實踐的經(jīng)驗教訓(xùn)中得來的，設(shè)計時應(yīng)予以重視。對不同的設(shè)計階段，可根據(jù)其要求，由粗到細(xì)，逐步摸清，達(dá)到條文中所規(guī)定的要求。4.1.2抽水蓄能電站輸水系統(tǒng)岔管主要分為鋼岔管與鋼筋混凝土岔管兩種型式，采用鋼筋混凝土岔管部位的地質(zhì)條件應(yīng)滿足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和滲透穩(wěn)定準(zhǔn)則要求，由于地形、地質(zhì)條件限制，岔管區(qū)域圍巖不能同時滿足最小覆蓋厚度準(zhǔn)則、最小地應(yīng)力準(zhǔn)則和圍巖滲透準(zhǔn)則時，應(yīng)采用鋼岔管。4.1.3抽水蓄能電站岔管承受水頭高，鋼筋混凝土岔管采用限裂設(shè)計，主要是利用圍巖的自穩(wěn)能力、承載能力和抗?jié)B能力。因此，最基本的條件應(yīng)為圍巖能夠保持穩(wěn)定。另外，還應(yīng)該保證圍巖基本不透水，不發(fā)生內(nèi)水外滲。即使發(fā)生少量滲水也不會影響岔管運(yùn)行要求和使用功能，危及巖體和山坡穩(wěn)定，也不會危及臨近建筑物或造成環(huán)境破壞。不發(fā)生水力劈裂和滲透失穩(wěn)是鋼筋混凝土岔管的設(shè)計原則之一，在岔管布置階段可用挪威準(zhǔn)則確定最小覆蓋厚度，同時還應(yīng)保證覆蓋及相鄰洞室圍巖不產(chǎn)生水力劈裂和滲透失穩(wěn)。高壓岔管與廠房、排水洞等相鄰洞室的巖體厚度應(yīng)保證巖體水力梯度不能過大，應(yīng)滿足滲透穩(wěn)定要求。鋼筋混凝土岔管圍巖的覆蓋厚度涉及到圍巖的穩(wěn)定性、圍巖的抗力及圍巖的防滲能力等。因為巖體是一種特殊的各向異性材料，其物理力學(xué)參數(shù)不僅隨不同方向而變化，而且往往在有限范圍內(nèi)即有突然的改變。故在設(shè)計中應(yīng)結(jié)合具體情況，綜合分析確定。岔管雖滿足了覆蓋厚度的要求，有時在完好的巖體中仍會發(fā)生水力劈裂，所以本條也提出對地應(yīng)力和滲流穩(wěn)定的要求。對于高壓混凝土岔管，欲利用圍巖的承載能力，則圍巖覆蓋厚度是設(shè)計中應(yīng)該注意的重要問題之一。圍巖覆蓋厚度國際通用準(zhǔn)則有覆蓋范圍的垂直向準(zhǔn)則、雪山準(zhǔn)則及挪威準(zhǔn)則。1）垂直向準(zhǔn)則（如圖4.1.3.1所示）：

≥

（4.1.3.1）式中：CRV——圍巖覆蓋厚度，m；R——巖體重度，N/m3；hS——洞內(nèi)靜水壓力水頭，m；W——水的重度，N/m3；F——經(jīng)驗系數(shù)。圖4.1.3.1高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的垂直向準(zhǔn)則2）雪山準(zhǔn)則（如圖4.1.3.2所示）：對于比較陡峭的地形，側(cè)向覆蓋常起著控制作用。據(jù)此產(chǎn)生了澳大利亞的雪山準(zhǔn)則[Dannetal，1964]。CRH=2CRV（4.1.3.2）CRV=hSW/R（4.1.3.3）式中：CRH——水平覆蓋厚度，m；CRV——垂直覆蓋厚度，m；hS——洞內(nèi)靜水壓力水頭，m；W——水的重度，N/m3；R——巖體重度，N/m3。圖4.1.3.2高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的雪山準(zhǔn)則3）挪威準(zhǔn)則（如圖4.1.3.3所示）：早年，在挪威當(dāng)壓力隧洞地表巖體坡度變陡時，設(shè)計者只是簡單地把所需的圍巖覆蓋厚度從靜水頭的0.6倍增加到1.0倍。結(jié)果導(dǎo)致一些工程的失敗。根據(jù)工程的失敗情況進(jìn)一步研究，從而產(chǎn)生了挪威準(zhǔn)則[1971]。關(guān)于經(jīng)驗系數(shù)F的取值問題，宜根據(jù)圍巖情況確定。CRM=（4.1.3.4）式中：CRM——巖體最小覆蓋厚度（不包括全強(qiáng)風(fēng)化厚度），m；hS——洞內(nèi)部水壓力水頭，m；W——水的重度，N/m3；R——巖體重度，N/m3；α——地表巖體坡角，α＞60°時取α=60°；F——經(jīng)驗系數(shù)。

對巖體坡角從0°～70°的不同情況使用垂直向準(zhǔn)則、雪山準(zhǔn)則和挪威準(zhǔn)則進(jìn)行計算比較，雪山準(zhǔn)則和挪威準(zhǔn)則相當(dāng)吻合，它隨著坡角的增加而覆蓋厚度增加，垂直向準(zhǔn)則覆蓋厚度則隨著巖體坡角的增大而減少。顯然挪威和雪山準(zhǔn)則均更合理。根據(jù)國內(nèi)工程的經(jīng)驗，本規(guī)范推薦采用挪威準(zhǔn)則。圖4.1.3.3高壓鋼筋混凝土襯砌岔管覆蓋范圍的挪威準(zhǔn)則4.2岔管布置4.2.1抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管存在雙向水流工況，因此岔管布置需充分考慮雙向水流的流態(tài)、水頭損失等水力特性。4.2.2岔管在平面布置上通常采用2種形式，即：“一管兩機(jī)”的平面對稱“Y”型布置和“一管兩機(jī)”或者“一管多機(jī)”不對稱單側(cè)“卜”型分岔布置兩種形式，如圖4.2.2所示。（a）對稱“Y”型（b）不對稱“卜”型圖4.2.2對稱鋼筋混凝土岔管和非對稱鋼筋混凝土岔管1.當(dāng)引水或者尾水系統(tǒng)在岔管平面布置對稱、且岔管采用“一管兩機(jī)”布置時，宜采用對稱“Y”型分叉布置，其優(yōu)點有利于水流的分叉和合流、水頭損失小，結(jié)構(gòu)對稱、受力均勻，同時方便施工。2.當(dāng)引水或者尾水系統(tǒng)在岔管段平面非對稱布置，或者引水系統(tǒng)采用“一管三機(jī)”或者“一管多機(jī)”布置時，無法布置為“Y”型岔管，可將岔管布置成不對稱單側(cè)“卜”型。4.2.3鋼筋混凝土岔管若采用平底布置方式，其主、支管底部高程相等，可以自流排水，無需另設(shè)一套專用排水管閥系統(tǒng)。若采用上、下對稱布置的鋼筋混凝土岔管，其主、支管軸線在同一水平面，由于主、支管管徑不同，會導(dǎo)致主管底高程低于支管低高程，不利于施工和運(yùn)行檢修時洞內(nèi)排水，需抽水或在主管底部另外布置一套專用排水管閥系統(tǒng)，排除主管底部積水。因此無特殊情況，建議鋼筋混凝土岔采用平底布置方式。5體型設(shè)計5.1體型參數(shù)5.1.1岔管分岔角增大，則岔管處的水頭損失越大，反之則減小；分岔角過小會導(dǎo)致岔管銳角區(qū)過長，銳角區(qū)過程會導(dǎo)致開挖松動區(qū)過大，運(yùn)行過程易被破壞。根據(jù)工程經(jīng)驗，建議抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管分岔角范圍宜選取45o~60o，當(dāng)分叉角不在這個范圍內(nèi)時，可以在岔管前的引水主管或岔管后的引水支管上適當(dāng)調(diào)節(jié)方向，從而將岔管的分岔角調(diào)整在合理的范圍。國內(nèi)已建抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管分岔角統(tǒng)計情況見表5.1.1。表5.1.1部分鋼筋混凝土岔管分岔角工程名稱岔管處設(shè)計水頭（m）分岔方式分岔角（°）廣蓄7902×1→460惠州7402×1→460天荒坪8002×1→360泰安3702×1→250桐柏3952×1→255寶泉8002×1→2455.1.2水流從支管向主管（匯流）流動過程中出現(xiàn)水流脫離邊壁、主流與管壁見出現(xiàn)回流區(qū)、水損增加等問題，因此錐頂角宜在5o~7o范圍內(nèi)取值。5.1.4銳角與鈍角相貫線處會產(chǎn)生應(yīng)力集中，長期運(yùn)行易使混凝土脫落。為保證岔管的長久運(yùn)行，應(yīng)對相貫線處做修圓處理。修圓的半徑不宜過大，應(yīng)避免導(dǎo)致錐管擴(kuò)散角擴(kuò)大。5.2水力設(shè)計5.2.1抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管受雙向水流作用，存在水流分流、合流運(yùn)行工況。水流的方向和流態(tài)在岔管處有較大的改變，且岔管處的流速較大，進(jìn)而影響岔管局部水頭損失。而岔管作為異形結(jié)構(gòu)，局部損失占比較大。所以需重視岔管處的水力條件，使得水流平順、水頭損失小，避免渦流和振動。5.2.2~5.2.5近年來國內(nèi)外對岔管的流態(tài)水動力學(xué)仿真進(jìn)行了大量研究，結(jié)果表明選用合適的數(shù)學(xué)模型和計算邊界，水動力學(xué)仿真方法反應(yīng)的水流運(yùn)動規(guī)律與物理模型吻合，水頭損失的變化規(guī)律與物理模型試驗成果相似，采用通用的大型流體動力學(xué)仿真軟件如FLUENT等對岔管水力學(xué)問題進(jìn)行數(shù)值模擬分析計算，可與水工模型試驗結(jié)果互相驗證，甚至可以替代物理模型試驗。6結(jié)構(gòu)設(shè)計6.1結(jié)構(gòu)設(shè)計基本原則6.1.1~6.1.3按現(xiàn)行國家標(biāo)準(zhǔn)《水利水電工程結(jié)構(gòu)可靠性設(shè)計統(tǒng)一標(biāo)準(zhǔn)》GB50199-2013和《水工隧洞設(shè)計規(guī)范》NB/T10391-2020的規(guī)定，確定抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管襯砌結(jié)構(gòu)采用概率極限狀態(tài)設(shè)計原則，按分項系數(shù)設(shè)計表達(dá)式進(jìn)行設(shè)計。根據(jù)一般水工建筑物或結(jié)構(gòu)構(gòu)件承載能力極限狀態(tài)大體分為三種不同性質(zhì)的狀態(tài)，設(shè)計時需采用不同的設(shè)計表達(dá)方式以及與之相應(yīng)的分項系數(shù)。6.2一般規(guī)定6.2.1鋼筋混凝土襯砌的作用，有不承載和承載兩種，不承載主要是為了保護(hù)圍巖表面、減少水頭損失或提高隧洞防滲能力，承載是為了加固圍巖，單獨(dú)或與圍巖及初期支護(hù)共同承擔(dān)荷載。按照不承載混凝土襯砌設(shè)計的鋼筋混凝土岔管，其鋼筋的配置宜按工程類比和構(gòu)造要求確定。6.2.3鋼筋混凝土岔管襯砌結(jié)構(gòu)在高內(nèi)水壓力作用下，襯砌混凝土將開裂，內(nèi)水壓力沿襯砌裂縫外滲，圍巖成為承擔(dān)內(nèi)水壓力的主體。襯砌的主要功能是降低糙率和防止圍巖局部掉塊，結(jié)構(gòu)設(shè)計一般是根據(jù)工程經(jīng)驗類比擬定參數(shù)后，采用滲流-應(yīng)力耦合分析方法進(jìn)行復(fù)核。6.2.4對于圓形有壓隧洞鋼筋混凝土襯砌結(jié)構(gòu)當(dāng)采用厚壁圓筒法計算時，結(jié)構(gòu)系數(shù)取1.35；對于圓形無壓隧洞及其它斷面隧洞，則按《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057-2009選取。鋼筋混凝土岔管按其它斷面隧洞計算，結(jié)構(gòu)系數(shù)應(yīng)取1.2。6.3作用和作用效應(yīng)組合6.3.1荷載分項系數(shù)根據(jù)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057-2009的要求進(jìn)行統(tǒng)一；當(dāng)圍巖壓力、地應(yīng)力、襯砌自重、地下水壓力效應(yīng)值較明確時，經(jīng)論證可以適當(dāng)考慮上述效應(yīng)對襯砌結(jié)構(gòu)受力的有利作用。對于脈動壓力，一般認(rèn)為抽水蓄能壓力水道正常運(yùn)行時應(yīng)該計入，壓力水道正常運(yùn)行時的脈動壓力需根據(jù)工程具體運(yùn)行情況確定。6.3.2圍巖巖體的結(jié)構(gòu)特征是影響圍巖作用的主要因素，因此，水工隧洞支護(hù)結(jié)構(gòu)設(shè)計時，要根據(jù)圍巖巖體的結(jié)構(gòu)類型分別確定其圍巖作用。其中對于整體塊狀結(jié)構(gòu)的圍巖，如Ⅰ、Ⅱ類及部分Ⅲ類圍巖，可以不考慮其作用；當(dāng)有不利裂隙切割時，需要考慮局部不穩(wěn)定塊的塌落和滑移作用。當(dāng)?shù)貞?yīng)力較高時，需要考慮地應(yīng)力作用。6.3.3地下水壓力可以采用地下水位線以下的水柱高乘以折減系數(shù)來估算，折減系數(shù)可以根據(jù)圍巖地下水活動及對圍巖穩(wěn)定的影響，綜合隧洞防滲排水條件，根據(jù)工程經(jīng)驗確定。對深埋隧洞和水文地質(zhì)條件復(fù)雜的隧洞，外水壓力取值宜進(jìn)行滲流場分析，滲流場分析應(yīng)考慮水庫蓄水后的影響。6.3.4溫度變化、混凝土收縮、膨脹和圍巖固結(jié)灌漿壓力等對襯砌的影響，我國傳統(tǒng)的辦法是采用構(gòu)造措施和施工措施來解決。6.4襯砌計算6.4.2隧洞平行布置時，施工開挖將引起巖體、襯砌受力狀態(tài)及襯砌強(qiáng)度的變化，相鄰隧洞對岔洞會有影響，考慮到岔管結(jié)構(gòu)體型的復(fù)雜性，故需要予以考慮。6.4.4岔管相貫線部位體型復(fù)雜，應(yīng)力集中明顯，配給需根據(jù)計算結(jié)合工程經(jīng)驗適當(dāng)加強(qiáng)。州一期高岔在主管岔口兩側(cè)加強(qiáng)環(huán)向配筋為Φ36@170，二期和惠州A、B廠高岔岔口處配筋比高岔主管直段環(huán)向受力筋、縱向鋼筋加強(qiáng)一倍，間距也有所縮小；后期的清遠(yuǎn)、深圳高岔岔口在配筋時是把岔口處主管的環(huán)向筋彎折向支管岔口方向并與其縱向筋焊接，支管岔口的縱向筋則彎折到主管岔口附近并具有一定的錨固長度，且盡量與環(huán)向或縱向筋焊接成束的雙筋。岔口鋼筋配置過多會影響混凝土的施工，因此，設(shè)計時應(yīng)考慮保證鋼筋的合理凈距，必要時采用雙筋成束布置。6.5構(gòu)造要求6.5.1為保證岔管襯砌剛度，防止在外壓作用下襯砌破壞，本規(guī)范提出了初選時襯砌厚度與洞徑的比值范圍供設(shè)計者參考，并從施工要求和工程經(jīng)驗出發(fā)，提出了岔管襯砌厚度不宜小于0.6m的規(guī)定，保證混凝土澆筑質(zhì)量和混凝土襯砌具有一定的剛度。6.5.2抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)一般處于二類環(huán)境，由于長期受高壓水的作用，其耐久性指標(biāo)在采用上有提高的趨勢，根據(jù)現(xiàn)行行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)《水工混凝土結(jié)構(gòu)設(shè)計規(guī)范》DL/T5057的有關(guān)規(guī)定和已有的工程實踐經(jīng)驗，對岔管結(jié)構(gòu)耐久性提出了相關(guān)要求。已建工程指標(biāo)見表6.5.1。表6.5.1已建抽水蓄能電站高壓鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)指標(biāo)項目名稱混凝土襯砌厚（mm）混凝土強(qiáng)度等級混凝土抗?jié)B等級混凝土抗凍等級廣州一期600R28300/R28300//天荒坪600R28300/R28300S8/桐柏700C25W10/泰安800C30W10F50黑麋峰800C30W8F100惠州A廠600~1200C30W10F50惠州B廠600~1200C30W10F50寶泉700C25W12F50仙游500C25W12F50清遠(yuǎn)800C30W10F100深圳800C30W10F100瓊中800C30W10F1006.5.8高壓岔管抗外壓能力低于圓管，本條為提高高壓岔管抗外壓安全儲備的措施。7灌漿設(shè)計7.0.2回填灌漿的方式、范圍，孔距、排距、灌漿壓力及漿液濃度等參數(shù)，可參考混凝土襯砌水工隧洞相應(yīng)參數(shù)和方法，并結(jié)合岔管襯砌的結(jié)構(gòu)型式、運(yùn)行條件及施工方法等分析確定?；靥罟酀{范圍一般在頂拱90°～120°之間，其它部位例如邊墻、和底板視圍巖開挖情況和澆筑密實情況確定是否進(jìn)行回填灌漿。灌漿孔入巖深度，國內(nèi)一般規(guī)定為0.1m，美國陸軍工程兵團(tuán)標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定為為0.6m，要求比國高?？紤]鋼筋混凝土岔管結(jié)構(gòu)和受力復(fù)雜，為保證回填灌漿效果，建議回填灌漿入巖深度適當(dāng)加大。7.0.3抽水蓄能電站鋼筋混凝土岔管襯砌設(shè)計中，圍巖提供的抗力是由灌漿后形成的水泥結(jié)石來傳遞的，如果水泥結(jié)石松軟，就不能傳遞抗力，勢必產(chǎn)生較大的變形，使襯砌破壞。一般要求水泥結(jié)石的彈性模量大于圍巖的變形模量，才能保證水泥結(jié)石能夠起到傳遞抗力的作用。7.0.4要使圍巖成為承載和防滲主體，對鋼筋混凝土岔管四周圍巖采用系統(tǒng)固結(jié)灌漿是一項重要措施，對圍巖穩(wěn)定、防滲，保證安全運(yùn)行、延長使用年限起著顯著作用。為了加固圍巖、封閉鋼筋混凝土岔管周邊巖體裂隙，提高附近圍巖的整體性和抗變形能力，增強(qiáng)圍巖抗?jié)B能力和長期穩(wěn)定滲透比降，就需要對鋼筋混凝土岔管圍巖進(jìn)行高壓固結(jié)灌漿，從而減少內(nèi)水外滲，防止鋼筋混凝土岔管及相鄰水工建筑物發(fā)生水力滲透破壞。鋼筋混凝土岔管部位承擔(dān)的內(nèi)水壓力較高，圍巖完整但最小地應(yīng)力富裕不大，接近最小地應(yīng)力的灌漿壓力易發(fā)生巖體劈裂，灌漿壓力要慎重選擇。岔管處內(nèi)水壓力較大時取小值，同時滿足小于圍巖最小主應(yīng)力。7.0.5灌漿材料應(yīng)根據(jù)工程地質(zhì)、水文地質(zhì)和隧洞岔管的運(yùn)行條件選定。一般采用普通水泥，為提高圍巖的可灌性，加強(qiáng)灌漿質(zhì)量，可采用比表面積更大的超細(xì)水泥。8開挖支護(hù)設(shè)計8.0.1為了保證岔洞的巖體穩(wěn)定，充分利用圍巖的自穩(wěn)和承載能力，而對岔洞施工提出了該條規(guī)定。8.0.2一般情況下，應(yīng)先開挖支管到主管直墻處，應(yīng)預(yù)先在該處巖面打巖石超前錨桿，使松動圈之巖塊與巖體相連，再開挖主管。如果先開挖主管，巖石荷載與應(yīng)力將沿將來開挖的支管開口處重新分布。雖然可以從主管處用巖石錨桿加固支管處巖塊，但其效果不如先開挖支管，然后從支管方向加固更有效。9監(jiān)測設(shè)計9.0.2~9.0.3對于考慮圍巖分擔(dān)內(nèi)水壓力的鋼筋混凝土岔管，宜加強(qiáng)圍巖變形及壓力、縫隙值、混凝土應(yīng)變等與聯(lián)合受力相關(guān)項目的監(jiān)測。鋼筋混凝土岔管外水壓力監(jiān)測采用的滲壓計，不宜在高壓水道內(nèi)鉆孔設(shè)置，宜利用勘探洞、排水廊道、施工支洞等已有洞室鉆孔設(shè)置，滲壓計應(yīng)布置在與水道相連的主要地質(zhì)構(gòu)造上。Contents197911General 1164432Terms 2248143BasicRequirements 3205784BifurcatedPipeLiningandLayout 4205784.1BifurcatedPipeLiningType 4205784.2BifurcatedPipeLayout 450095ShapeDesign 5205785.1ShapeParameters 5205785.2HydraulicDesign 5171016StructuralDesign 6205786.1BasicPrinciplesforStructuralDesign 6205786.2GeneralRequirements 6205786.3ActionandCombinationofActionEffects 7205786.4LiningCalculation 8205786.5StructuralRequirements 86197Constructionaditblockingdesign 10298378Constructionrequirements 111029Monitoringdesign 1218400Guidelinesfortheuseofwordsinthisguide 1310